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종이 바이오 센서 개발 기술 동향 원문보기

기계저널 : 大韓機械學會誌, v.54 no.10, 2014년, pp.39 - 42  

이상호 (한국생산기술연구원 마이크로나노공정연구그룹)

초록
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이 글에서는 바이오 센서에 응용할 수 있는 종이 기반의 저가 센서 제작법과 검출방법에 따른 연구 동향을 간략히 소개하고자 한다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 2차원 기계적 커팅 방법은 크로마토그래피 종이를 유로 모양으로 직접 오려서 제작한다(그림 2). 소수성 경계층을 패터닝하여 종이 마이크로플루이딕칩을 제작한 후에는, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 디스펜싱 프린팅법을 이용하여, 각종 전극과 분석에 이용하는 시료 용액들을 원하는 위치에 정량으로 인쇄 패터닝 한다.(Lab Chip 2013, 13, 22110-2251)
  • 2010년 Zhihong Nie 등은 전기화학 종이 센서를 상용 전기화학 측정기를 이용하여 분석하는 연구 결과를 발표하였다. 왁스 프린팅법을 이용하여 종이 마이크로 플루이딕칩을 제작하고, Ag 페이스트와 graphite 페이스트를 스크린 프린팅하여 전극을 형성하였다(그림 9). 제조 단가는 기존 플라스틱 기반 센서 스트립 가격의 1/30 이하로 제조 가능하다고 밝혔다.
  • 2012년 한국생산기술연구원에서는 잉크젯 프린팅법과 기계적 커팅법을 이용한 종이 센서 제작법을 국내에서 처음 개발하였다. 종이를 커팅 후 UV 경화 레진을 잉크젯 프린팅하여 소수성 경계층을 형성하는 기술을 개발하였으며, 10 pl의 단위 부피로 잉크젯 프린팅 횟수를 조절하여 분석시료의 농도를 변화시켰다.(그림 6)
  • 종이 바이오 센서 제작에서 가장 많이 연구되고 있는 검출 방법은 색변화 검출법으로서, Martinez 등이 처음 선보였다. 포토리쏘그래피 공정을 이용하여 종이 마이크로플루이딕칩을 제작하고, glucose와 BSA 농도 변화에 따른 색변화 분석법을 시도하였다. 2012년 Feng Bai 등은 금속 이온의 종류에 따라 붉은색에서부터 자색에 이르기까지 색이 변하는 종이 센서를 개발하였다.
  • 2009, 81 (14), 5821-5826). 포토리쏘그래피 공정을 이용하여 종이 마이크로플루이딕칩을 제작하였고, 스크린 프린팅을 이용하여 표준 전극, 작업 전극, 상대 전극을 인쇄하였다.(그림 8)
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
소수성 경계층 패터닝 방법에는 어떤 것들이 보고되었는가? 종이는 친수 모재이므로 유체를 선택적으로 유도하기 위해서 소수성 경계를 선택적으로 패터닝 하여야 한다. 소수성 경계층 패터닝 방법은 크게, 포토리쏘그래피공정을 이용한 제작법, 왁스 프린팅을 이용한 제작법, 그리고 기계적 커팅법을 이용한 제작방법이 보고되고있다(Sensors 2012, 12, pp.11505-11526; Lab Chip 2013, 13, 22110-2251).
종이 기반의 분석칩을 이용한 바이오 센서의 장점은 무엇인가? 2010, 82, 3-10). 종이는 값이 싸고, 인쇄기법으로 바이오 검사시료의 고정화가 쉽고, 친수성과 모세관 현상에 의해 별도의 동력이 없이 유체가 흐르고, 별도의 분석 장비 없이도 육안 식별 이 가능한 색변화 검출법에 유용하게 사용될 수 있다 (Anal. Chem.
기존의 마이크로플루이딕칩 기반의 검사법은 어떤 단점이 있는가? 현재까지 바이오 센서 제작기술은 정확한 진단, 고감도 검출을 목표로 고가의 검사 장비에 적합한 바이오 센서들이 주로 개발되어 왔다. 국내 마이크로 디바이스 제조 기술 및 검출 기술 등은 선진 연구그룹 대비 상당한 수준에 도달해 있으나, 기존의 마이크로플루이딕칩 (microfluidic chip) 기반의 검사법은 복잡하고 바이오 센서의 크기에 비해 거대하고 비싼 유체 조작 시스템과 검출 시스템이 필요하다. 따라서, 일상 환경 및 산업 현장에서 널리 사용하기 위해서는 사용법에 관한 전문적인 교육이 필요하고, 비용적인 측면에서도 대중화되기 엔 어려운 실정이다.
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